论文题目：乙酸钠及表面活性剂强化MFC处理焦化废水性能研究
摘要：微生物燃料电池（MFC）在处理废水的同时,可以实现生物发电和资源回收。但MFC用于焦化废水等实际难降解工业废水处理的研究还比较少,这是因为工业废水作为MFC底物时,其中的难降解有机物通常具有较强的毒性和疏水性,影响系统运行,使MFC在工业废水处理中的应用受到限制。乙酸钠等低分子量碳源作为共基质,可以缓解废水中难降解有机物的毒性,同时表面活性剂具有两亲性,可以提高疏水性有机物的生物可接触性,有利于改善MFC系统对有机物的去除效果和产电性能。本论文通过在MFC系统中添加乙酸钠和表面活性剂强化焦化废水中污染物的去除,并探讨了乙酸钠和表面活性剂在焦化废水处理过程中的作用机制。具体研究内容包括:（1）为了缓解焦化废水中有机物的毒性,选取乙酸钠作共代谢碳源,研究了乙酸钠对MFC处理焦化废水性能的影响及其作用机制。结果表明,乙酸钠的添加提高了焦化废水中有机物降解效率及MFC产电性能。MFC出水TOC去除率从55.1%提高到66.2%,TN去除率从38.8%提高到42.7%,输出电压从109.08 m V提高到251.82m V,同时功率密度提高了2.1倍。GC-MS分析表明乙酸钠促进焦化废水中含氮杂环物质、苯胺及卤代烃的降解,同时产生了一些酯类和醇类等中间代谢产物。电极极化曲线分析表明乙酸钠降低了阳极电势,这可能与乙酸钠促进电极表面电活性微生物的富集有关。（2）为了改善焦化废水中难降解有机物的生物可接触性,提高MFC对焦化废水的处理效果,从有机物和氮的迁移转化、电化学行为和微生物形貌三方面研究了非离子表面活性剂APG、吐温80对MFC性能的影响及作用机制,结果发现表面活性剂的加入可以增强微生物对焦化废水中有机物的代谢,促进电活性微生物富集,进而提高系统对难降解有机物的去除及同步产电。APG对焦化废水中有机物去除和产电均优于吐温80。添加吐温80和APG后,MFC出水TOC去除率分别提高了14.16%和20.4%,出水TN去除率分别提高了14.89%和24.79%,输出电压分别提高了1.45倍和1.71倍。GC-MS分析表明,表面活性剂的添加进一步增强了芳香类有机物特别是多环芳烃及杂环有机物的去除效果,且APG的添加减少了MFC出水有机物种类。极化曲线分析表明MFC中添加APG后,阳极电势更低。这与APG较强的生物降解性,可为微生物生长提供更多的能量,促进电活性微生物在阳极的富集有关。SEM对电极表面微生物形貌分析的结果表明,添加APG后MFC阳极表面微生物观察到更多的纳米导线附属结构。
关键词：焦化废水处理;强化;共基质;表面活性剂
学科专业：环境工程
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 焦化废水概述
1.2.1 焦化废水来源和特征
1.2.2 焦化废水处理技术
1.3 微生物燃料电池概述
1.3.1 MFC的起源和形式
1.3.2 MFC电子传递机制
1.3.3 MFC在废水处理中的应用
1.3.4 MFC在焦化废水处理中的应用及存在的问题
1.4 选题意义及研究内容
第二章 乙酸钠强化MFC处理焦化废水性能研究
2.1 实验部分
2.1.1 实验试剂及设备
2.1.2 实验方法
2.2 结果与讨论
2.2.1 MFC的启动
2.2.2 pH、电导率和ORP的变化规律
2.2.3 TOC、TN和 NH_4~+的变化规律
2.2.4 UV-Vis特征吸收有机物的去除
2.2.5 焦化废水荧光响应物质的去除
2.2.6 焦化废水主要有机物质的去除
2.2.7 乙酸钠对 MFC 产电性能的影响
2.2.8 微生物形貌表征
2.3 本章小结
第三章 表面活性剂强化MFC处理焦化废水性能研究
3.1 实验部分
3.1.1 实验仪器和材料
3.1.2 实验方法
3.2 结果与讨论
3.2.1 pH、电导率和ORP的变化规律
3.2.2 TOC、TN和 NH_4~+的去除规律
3.2.3 UV-Vis特征吸收有机物的去除
3.2.4 焦化废水主要有机物质的去除
3.2.5 表面活性剂对MFC产电的影响
3.2.6 微生物形貌表征
3.3 本章小结
第四章 总结与展望
4.1 结论
4.2 展望
参考文献
致谢
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